《机械加工工艺与装备》练习题参考答案

工(如铣削)那样留下条纹痕迹。

⑥ 电解加工不能加工非导电材料，较难加工窄缝、小孔及尖角。

⑦ 对复杂加工表面的工具电极的设计和制造比较费事，不利于单件、小批生产。 ⑧ 虽然用电解加工制造出来的工件无应力，但其疲劳强度约降低10%～20%，因此对疲劳强度要求较高的工件可用电解加工后的喷丸硬化来恢复强度。

⑨ 电解加工附属设备较多，占地面积大，投资大，且设备易腐蚀和生锈，需采取一定的防护措施。

⑩ 电解加工的加工缺陷主要有空蚀、产生亮点、加工精度低等。

4答案 （1）超声波加工的基本原理

超声波加工也称超声加工，是利用工具端面做超声频振动，并通过悬浮液中的磨料加工脆硬材料的一种加工方法，加工原理如图6-6所示。加工时，在工具2和工件1之间加入液体（水或煤油）和磨料混合的悬浮液3，并将工具以很小的力轻轻压在工件上。超声换能器6产生16 000 Hz以上的超声频纵向振动，并借助于变幅杆把振幅放大到0.05～0.1 mm，驱动工具端面作超声振动，迫使工作液中的悬浮磨粒以很大的速度和加速度不断撞击、抛磨被加工表面，把加工区的工件局部材料粉碎成很细的微粒，并从工件上撞击下来。虽然每次打击下来的材料很少，但由于每秒钟撞击的次数多达16 000次以上，所以仍有一定的加工速度。同时工作液受工具端面的超声振动作用而产生的高频、交变的液压冲击波和空化作用，将促使工作液进入被加工材料的微裂缝及晶界内，加剧机械破坏作用，有助于提高去除材料的效果。此外，液压冲击波也能促使悬浮工作液在加工间隙中循环，使变钝了的磨粒不断更新。由此可见，超声波加工是磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及空化作用的综合结果，其中磨粒的撞击作用是主要的。

（2）超声波加工的应用

超声波加工的生产率虽然比电火花加工和电化学加工等低，但其加工精度和表面粗糙度都比较好，而且能加工半导体、非导体的硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、宝石及金刚石等。即使是电火花加工后的一些淬火钢、硬质合金冲模、拉丝模和塑料模，最后也常用超声波抛磨和光整。

①型孔、型腔加工。超声波加工在模具制造行业可用于在脆硬材料上加工圆孔、型孔、型腔、套料及微细孔等，如图6-8所示。

人民邮电出版社 33 《机械加工工艺与装备》练习题参考答案

②切割加工。超声波切割可以加工单晶硅片、陶瓷模块等。 ③超声波抛磨。电火花成形加工及电火花线切割加工后的模具表面是硬脆的，经超声波抛磨以后，可以改善其表面粗糙度，一般可达Ra 0.4～0.8 ?m。

5答案 （1）激光加工原理

激光加工是一个高温过程。就其机理而言，一般认为，当能量密度极高的激光照射在被加工表面时，光能被加工表面吸收并转换成热能，使照射斑点的局部区域迅速熔化甚至汽化蒸发，并形成小凹坑，同时也开始了热扩散，结果使斑点周围金属熔化。随着激光能量的继续吸收，凹坑中金属熔气迅速膨胀，压力突然增加，熔融物被爆炸性地高速喷射出来。其喷射所产生的反冲压力又在工件内部形成一个方向性很强的冲击波。这样，工件材料就在高温熔融和冲击波作用下去除了部分物质，从而打出一个具有一定锥度的小孔。

（2）激光加工的特点与应用 1）特点：

① 加工范围广。由于其功率密度高，几乎能加工任何金属和非金属材料，如高熔点材料、耐热合金、硬质合金、有机玻璃、陶瓷、宝石、金刚石等硬脆材料。

② 操作简单方便。激光加工不需要加工工具，所以不存在工具损耗的问题，也不需要特殊工作环境，可以在任意透明的环境中操作，包括空气、惰性气体、真空，甚至某些液体。

③ 适用于精微加工。激光聚焦后的光斑直径极小，能形成极细的光束，可以用来加工深而小的细孔和窄缝。因不需工具，加工时无机械接触，工件不受明显的切削力，可以加工刚度较差的零件。

④ 激光头不需要过分靠近难于接近的地方去进行切削和加工，甚至可以利用光纤传输进行远距离遥控加工。

⑤ 因能量高度集中，加工速度快、效率高，可减少热扩散带来的热变形。对具有高热传导和高反射率的金属，如铝、铜和它们的合金，用激光加工时效率较低。

⑥ 可控性好，易于实现自动化。将激光器与机器人相结合，可以在高温、有毒或其他危险环境中工作。

2）应用。在激光加工中利用激光能量高度集中的特点，可以打孔、切割、雕刻及进行表面处理。利用激光的单色性还可以进行精密测量。

第七章 课程设计示例

略。

人民邮电出版社 34